一种开环型霍尔电流传感器用磁芯气隙屏蔽结构组件的制作方法

本实用新型涉及开环型霍尔电流传感器用磁芯气隙安装结构组件领域，尤其涉及一种开环型霍尔电流传感器用磁芯气隙屏蔽结构组件。

背景技术：

随着电力电子技术的发展，各种变流技术、交流数控装置等日新月异，在这些以电流作为测量和监控对象的自控领域中，特别是在电动汽车、轨道交通、可再生能源的基站设备等领域中，不但要求电流传感器一致性好，还必须在更复杂的电磁环境中可靠地工作；而在全球经济复苏乏力、市场竞争日趋激烈的情况下，对电流传感器提出更高性价比的要求，为适应、满足市场的需求，国内外各厂商竭尽所能，开发出抗干扰能力更强、性能更高、价格更低的高性价比的电流传感器。

霍尔电流传感器因其优异的性价比被广泛应用而形成产业化；霍尔电流传感器通常有开环、闭环两种工作模式，霍尔电流传感器是一种新型的电流传感器，具有灵敏度高、功耗低、电隔离、性价比高、使用方便等特点，被广泛用于各种变流技术、交流数控装置等以电流作测量和监控对象的自控领域中。

开环型霍尔电流传感器由霍尔元件、软磁材料制成带气隙的磁芯及适当的放大器电路组成。工作过程为：用霍尔元件检测初级电流在磁芯气隙中产生的磁感应强度，霍尔元件的输出电压经放大器调整放大到0-4V或0-5V输出。由于这种电流传感器的工作过程为开放式环路结构，故称其为开环型霍尔电流传感器。

由于开环型霍尔电流传感器一般用于50安培以上大电流的测量，因此磁芯中的磁感应强度比较高，对于给定截面积的磁芯来说，容易产生磁饱和！为了提高霍尔电流传感器的线性测量范围，必须加大磁芯的气隙宽度或增加气隙的个数，这样做同时增加了磁芯气隙处的漏磁，导致霍尔电流传感器的抗电磁干扰的能力下降。为了提高霍尔电流传感器的抗电磁干扰的能力，国内外的厂商一般都采用磁芯接地和用紫铜带缠绕在磁芯外侧，对磁芯气隙处进行屏蔽，但是，这种磁芯气隙屏蔽结构存在以下问题：

1、开环型霍尔电流传感器一般采用硅钢片卷绕加工磁芯，而硅钢片的表面都有氧化层，不能直接焊接，必须用砂轮磨去硅钢片表面的氧化层才能进行焊接，且磁芯表面面积大，热容量大，必须用大功率电烙铁才能进行焊接，因此接地线的加工、焊接非常费时，增加了人工成本，且严重地影响霍尔电流传感器的生产效率，无法进行大批量自动化生产。

2、采用紫铜带缠绕在磁芯外侧，对磁芯气隙处进行屏蔽时，紫铜带在磁芯外侧缠绕加工不易固定；且缠绕紫铜带的磁芯安装到外壳时，亦不易操作，大大的降低了生产效率，缠绕紫铜带用料比较多，大批量生产时也增加了成本，这样费力而对开环型霍尔电流传感器抗干扰能力提高不大。

3、PCB板在外壳中安装时，为避免霍尔元件的引脚与磁芯气隙短路，必须手工将每个霍尔元件用胶带包起来，无法实现自动化生产。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种抗干扰能力好、操作简便、更节省成本的开环型霍尔电流传感器用磁芯气隙屏蔽结构组件。

为了实现本实用新型的目的，所采用的技术方案是：开环型霍尔电流传感器用磁芯气隙屏蔽结构组件，包括屏蔽架以及需要时的霍尔元件固定架，屏蔽架和霍尔元件固定架可分开使用或组合使用，

所述的屏蔽架为带引脚的屏蔽架或带安装孔的屏蔽架，

当只需屏蔽架时，带安装孔的屏蔽架的安装孔、PCB板上的安装孔与霍尔电流传感器外壳上的安装孔一一对应，带安装孔的屏蔽架与PCB板一起用螺丝固定在霍尔电流传感器的外壳上；

当屏蔽架与霍尔元件固定架组合使用时，带引脚的屏蔽架包括引脚和安装孔，带引脚的屏蔽架的安装孔与霍尔元件固定架的安装孔以及磁芯的气隙宽度尺寸相匹配，霍尔元件固定架用于安装霍尔元件，霍尔元件固定架穿过带引脚的屏蔽架的安装孔，带引脚的屏蔽架的引脚焊接在PCB板上。

作为本实用新型的优化方案，屏蔽架的高度等于或小于PCB板的底部到磁芯顶部的距离。

作为本实用新型的优化方案，屏蔽架为紫铜屏蔽架。

本实用新型具有积极的效果：1)本实用新型使用紫铜屏蔽架以及需要时的霍尔元件固定架，紫铜屏蔽架和霍尔元件固定架或分开使用或组合使用，紫铜屏蔽架或用螺丝固定或直接焊接固定，磁芯不需要焊接地线，霍尔元件不需要用胶带包起来，克服了硅钢片磁芯不能直接焊接，接地线的加工、焊接非常费时和手工包霍尔元件的难题，磁芯上既不需要焊接地线，又不需要缠绕紫铜带，既节省了成本，又能实现自动化生产，不仅大大地提高生产效率，又大大地提高开环型霍尔电流传感器的抗电磁干扰能力，使得开环型霍尔电流传感器的耐脉冲群放电电压从不到1500伏提高到±4800伏。

2)本实用新型的紫铜屏蔽架用冷冲模具加工，霍尔元件固定架用注塑模具加工，这样紫铜屏蔽架、霍尔元件固定架生产成为一个标准件，与手工缠绕紫铜带相比既节省了成本，又能实现自动化生产。

3)本实用新型的紫铜屏蔽架或用螺丝固定或直接焊接固定；而霍尔元件安装在固定架中，紫铜屏蔽架、霍尔元件固定架与印制电路板之间位置相对固定，大大的提高了霍尔电流传感器性能的一致性以及生产效率，同时也提高了产品的可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型霍尔元件固定架的主视图；

图2为本实用新型霍尔元件固定架的俯视图；

图3为本实用新型霍尔元件固定架的左视图；

图4为本实用新型带引脚的屏蔽架的主视图；

图5为本实用新型带引脚的屏蔽架的俯视图；

图6为本实用新型带引脚的屏蔽架的左视图；

图7为本实用新型屏蔽架与霍尔元件固定架组合结构的主视图；

图8为本实用新型屏蔽架与霍尔元件固定架组合结构的俯视图；

图9为本实用新型屏蔽架与霍尔元件固定架组合结构的安装图；

图10为本实用新型带安装孔的屏蔽架结构示意图；

图11为本实用新型三相带安装孔的屏蔽架结构示意图。

其中：1、霍尔元件固定架，2、带引脚的屏蔽架，3、带安装孔的屏蔽架，4、PCB板，5、磁芯，6、霍尔元件。

具体实施方式

如图1-11所示，本实用新型公开了一种开环型霍尔电流传感器用磁芯气隙屏蔽结构组件，包括屏蔽架以及需要时的霍尔元件固定架1，屏蔽架和霍尔元件固定架1可分开使用或组合使用，

屏蔽架为带引脚的屏蔽架2或带安装孔的屏蔽架3，

当只需屏蔽架时，带安装孔的屏蔽架3的安装孔、PCB板4上的安装孔与霍尔电流传感器外壳上的安装孔一一对应，带安装孔的屏蔽架3与PCB板4一起用螺丝固定在霍尔电流传感器的外壳上；

当屏蔽架与霍尔元件固定架1组合使用时，带引脚的屏蔽架2包括引脚和安装孔，带引脚的屏蔽架2的安装孔与霍尔元件固定架1的安装孔以及磁芯5的气隙的宽度尺寸相匹配，霍尔元件固定架1用于安装霍尔元件6，霍尔元件固定架1穿过带引脚的屏蔽架2的安装孔，带引脚的屏蔽架2的引脚焊接在PCB板4上。

其中，一般地当PCB板4的面积比较小并且霍尔元件6的个数比较多的场合用带安装孔的屏蔽架3，而PCB板4的面积比较大的场合适用带引脚的屏蔽架2。

如图9所示，屏蔽架的高度等于或小于PCB板4的底部到磁芯5顶部的距离。其中，屏蔽架2的高度为安装在PCB板4后的实际高度，屏蔽架2的引脚在安装的过程中会被部分剪掉，屏蔽架为紫铜屏蔽架。

实施例1：

本实施例是一种开环型霍尔电流传感器用磁芯气隙屏蔽结构组件，当紫铜屏蔽架与霍尔元件固定架1组合使用时，如图1-9所示，用0.3mm厚的紫铜片经冷冲、打弯成型、镀锡加工成紫铜屏蔽架，这样既保证紫铜屏蔽架一定的机械强度，又确保紫铜屏蔽架上引脚的可焊性；用塑料模具注塑成形霍尔元件固定架1，霍尔元件固定架1上进入磁芯5的气隙部分的厚度应小于磁芯5气隙的最小宽度。装配顺序为：将霍尔元件6的第一脚按霍尔元件固定架1上方向指示口安装在霍尔元件固定架1上，紫铜屏蔽架上的安装孔套在霍尔元件固定架1上；然后先将霍尔元件6的引脚按PCB板4上霍尔元件6的安装方向穿过焊孔，再将紫铜屏蔽架的引脚穿过PCB板4上相对应的焊孔，并压到底；将安装好本实用新型的开环型霍尔电流传感器用磁芯气隙屏蔽组件的PCB拼板装在过流架上，用波峰焊实现自动焊接，不仅大大地提高生产效率，降低了生产成本，又大大地提高开环型霍尔电流传感器的抗电磁干扰能力！使得开环型霍尔电流传感器的耐脉冲群放电电压从不到1500伏提高到±4800伏。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中只用紫铜屏蔽架，如图10-11所示，用0.3mm厚的紫铜片经冷冲、打弯成型加工成紫铜屏蔽架，装配顺序为：先将磁芯用胶固定在电流传感器外壳中，将紫铜屏蔽架安装在电流传感器外壳的定位柱上，再将PCB板安装在电流传感器外壳中，对好安装孔，用螺丝穿过PCB板、紫铜屏蔽架的安装孔，固定在电流传感器的外壳上。磁芯上既不需要焊接地线，又不需要缠绕紫铜带，不仅大大地提高生产效率，降低了生产成本，又大大地提高开环型霍尔电流传感器的抗电磁干扰能力，使得开环型霍尔电流传感器的耐脉冲群放电电压从不到1500伏提高到±4800伏。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。